深圳地鐵14號線黃木崗站三線換乘方案研究

胡建國, 羅從伍, 陳 宏

(中鐵第六勘察設計院集團有限公司, 天津 300308)

0 引言

國內城市軌道交通經過近20年的快速發展,在大部分城市已形成網絡,其周邊建設條件越來越復雜,地鐵換乘車站在線網中的比例逐年提高。綜合周邊條件選擇合理的建筑、結構方案,對車站功能、工程風險、工程造價起決定性作用。

目前,國內學者針對兩線及多線換乘方式以及各種換乘方式存在的問題、規劃線與既有線換乘方案進行了研究。蔣永康[1]從軌道交通換乘原則入手,通過對各種換乘方式的研究和對比其優缺點,確定了合理的換乘方案; 邱蓉[2]針對既有線不同預留換乘條件下的換 乘方式及存在的問題,建議綜合考慮建設時序,從投資控制、工程可實施性和旅客出行的便捷性等角度,提出相應的預留換乘節點方式建議; 宋義寧[3]通過對青島閆家山站的總結和分析,為以后三線換乘站的換乘方式和換乘設計提供指導和借鑒; 羅雁云等[4]介紹了我國軌道交通樞紐的現狀及存在的問題,提出了改善換乘問題的建議,即規劃與建設時做到“以人為本”; 李舸鵬[5]介紹了地鐵地下車站換乘形式,并通過工程案例進行對比和分析,建議從技術、經濟的角度因地制宜地選擇適合本站的最佳換乘形式; 嚴東[6]介紹了地鐵大空間地下多線換乘站建筑設計,提出通過大柱跨及改變柱形式的方法優化車站空間,形成與多線換乘交通樞紐相匹配的車站空間; 李杜一[7]介紹了地鐵車站換乘形式的設計研究,對不同換乘形式下換乘車站的類別、特點和適用性進行闡述,建議科學合理地設計地鐵車站換乘形式,提高換乘設計水平; 金賓[8]介紹了地鐵換乘站換乘方式的設計,建議選用經濟、合理、匹配的換乘方式。以上研究均對黃木崗站換乘方案起到一定借鑒作用,但由于黃木崗站所處站址環境的復雜性、換乘客流比例極大的特殊性,與以往研究形成了較大差異。本文根據黃木崗站的周邊環境、邊界限制條件分析研究三線換乘方案,其中14號線采用地下3層雙疊側式車站,與7號線形成平行同臺換乘,與24號線形成臺-臺換乘。14號線站臺形式及換乘方式獨特,換乘功能完善,可以為類似工程設計提供參考。

1 工程概況

黃木崗站位于深圳筍崗西路、泥崗西路、華富路、華強北路五岔路口處的黃木崗立交橋下,為7、14、24號線3條線的換乘站,其中7號線為運營站,24號線為近期規劃站,14號線為本次修建車站。24號線黃木崗站沿筍崗西路東西向敷設,7號線沿泥崗西路、華強北路南北向敷設,14號線沿泥崗西路、華富路南北向敷設。14號線總建筑面積為41 572 m2,24號線總建筑面積為18 079.51 m2。車站周邊線網規劃見圖1,車站站位見圖2。

圖1 車站周邊線網圖Fig. 1 Route network around the station

圖2 車站站位示意圖Fig. 2 Diagram of station location

2 設計邊界條件

2.1 地面建筑

14號線黃木崗站位于黃木崗立交橋正下方,立交橋橋樁眾多。車站站址周邊集商業、辦公、金融、居住等用地于一體,西北側為深圳市第二人民醫院,東北側為體育大廈及游泳館,東南側為深圳實驗學校中學部,南側為海馨苑,西南側為市政大廈及華富村等居住區。站址周邊環境見圖3。

圖3 車站周邊環境Fig. 3 Surrounding around the station

2.2 地下建(構)筑物

2.2.1 地下管線

黃木崗立交橋下方管線復雜,車站范圍內重要管線有: 110 kV及220 kV電力管(部分為拖拉管法施工),1根埋深5.34 m、橫跨車站的?1 000 mm污水管,埋深3.94 m、位于車站主體上方的1 600 mm×1 800 mm雨水箱涵,埋深約1 m、橫跨車站的1 400 mm×400 mm電信管(共48孔,內含長途和軍用光纜),埋深0.42 m、橫跨車站的?300 mm燃氣管,埋深2.1 m、橫跨車站的?1 400 mm及?1 000 mm給水管等。地下管線平面圖見圖4。

2.2.2 地下其他建(構)筑物

14號線東側有已運營的地鐵7號線黃木崗站,與14號線基本平行設置(站位關系見圖2),為地下3層疊側式車站。7號線黃木崗站剖面圖見圖5。

圖4 地下管線平面圖Fig. 4 Plan of underground pipelines

圖5 7號線黃木崗站剖面圖(單位: mm)Fig. 5 Profile of Huangmugang Station of line 7 (unit: mm)

2.3 地面交通

黃木崗站位于五岔路口,且均為城市主干道,目前各條道路早晚高峰交通繁忙。車站站位處道路體系及道路服務水平分析分別見圖6和圖7。

2.4 片區規劃

黃木崗站500m范圍內主要以交通、居住、社團用地為主,兼有少量商業及行政辦公用地。根據現場情況分析,站位周邊已基本實現規劃。片區規劃示意圖見圖8。

圖6 路口道路體系Fig. 6 Road system at intersection

圖7 道路服務水平分析Fig. 7 Analysis of road service level

圖8 片區規劃示意圖Fig. 8 Sketch of district planning

2.5 客流預測

14號線黃木崗站以及各條線之間的換乘預測客流見表1—2。

表1 遠期晚高峰客流預測Table 1 Forward evening peak passenger flow forecast

表2 各線遠期高峰換乘量Table 2 Forward peak transfer volume of each line

由表1—2可知: 14號線車站客流量主要來源于換乘客流,占總客流量的98%。

2.6 工程地質和水文地質條件

2.6.1 工程地質

場地內地層自上而下為素填土、礫質黏性土、全風化花崗巖、土狀強風化花崗巖。工程地質示意圖見圖9。

2.6.2 水文地質

根據其賦存介質的類型,場地地下水主要有2種類型: 一類是第四系松散巖孔隙水,主要賦存于第四系松散巖土層中; 另一類是基巖裂隙水,主要賦存于強風化及中等風化帶中,略具承壓性。

2.6.3 工程地質評價

場地地貌單元為臺地。根據區域地質資料及本次勘察結果,擬建場地及其周邊未發現影響場地穩定性的滑坡、地裂縫、崩塌、巖溶、采空區等不良地質作用。根據地質資料,近場區未發現晚更新世以來的活動斷裂、沒有發生過破壞性的歷史地震、不存在發震構造,場地屬地震穩定區。場地內存在的影響工程的特殊性巖土和不良地質可以通過采取適當措施治理。

圖9 工程地質示意圖(單位: mm)Fig. 9 Sketch of engineering geology (unit: mm)

3 車 站方案設計重難點分析

根據邊界條件分析,車站方案設計重難點主要集中在以下幾個方面。

3.1 黃木崗立交橋安全問題

黃木崗立交橋位于城市主干道,于1997年5月開始施工,1998年底投入使用。目前立交橋車流量較大,根據市各部門意見,黃木崗立交橋在車站施工期間應予以保留,不能拆除,且施工期間必須采取安全可靠的橋樁保護及托換方案以保證立交橋的安全。

3.2 交通疏解、管線遷改問題

根據前期與交警、管線等產權單位的溝通,黃木崗車站施工期間必須保證交通通暢,交通疏解方案需要做到借一還一;對于110、220 kV高壓電纜及軍用電纜不允許進行改遷。

3.3 結構工法的選擇

根據深圳地鐵1、2、3期建設經驗,車站應盡可能避免采用暗挖法施工。

3.4 施工器具的選擇

鑒于交通疏解、管線遷改、橋樁保護以及橋下低凈空等因素的影響,在確定工法的前提下需要考慮施工機械的選擇,確保工程的可實施性。

3.5 車站站位及換乘方案研究

14號線黃木崗站與既有7號線、規劃24號線進行三線換乘,本站換乘客流占總客流的98%,換乘客流比例極大。本站方案的重中之重是考慮合理的換乘方案,而換乘方案與車站站位之間又相互影響。

4 車 站站位及換乘方案研究

通過分析車站周邊邊界條件可知,采用低凈空施工器具(見圖10)、蓋挖逆作的施工工法,輔以可靠的樁基托換可以保證立交橋安全,做到借一還一的交通疏解,確保重要管線不改遷。本文重點介紹車站站位及換乘方案的研究。

圖10 低凈空施工器具Fig. 10 Low headroom construction equipment

4.1 車站站位選擇

通過分析車站周邊實際建設條件及工法選擇原則可知,本站具備明挖施工條件,應在采用明挖工法的前提下 進行站位選擇。

7號線黃木崗站位于黃木崗立交橋下(泥崗西路東側),沿泥崗西路、華強北路南北向敷設。綜合考慮既有7號線站位、14號線及24號線線位、黃木崗立交橋橋樁等因素,車站存在4種站位組合方案,如圖11所示。

4.1.1 14號線站位

受既有7號線站位影響,14號線車站站位只能設置在7號線西側,具體站位可考慮泥崗西路路中、路西2個位置。14號線站位圖見圖11(a)和11(b),2個站位方案的綜合比選見表3。

4.1.2 24號線站位

24號線站位選擇時需要考慮的因素較多,首先需要明確其東西向站位,然后再確定南北向站位。

圖11 車站站位組合方案Fig. 11 Combination scheme of station location

4.1.2.1 24號線東西向站位選擇

24號線東西兩端相鄰車站分別是體育館站、有線電視臺站,在體育館站與6號線換乘,6號線已施工換乘節點。東西向站位方案見圖11(a)和11(c),方案綜合比選見表4。

表3 14號線站位方案比較Table 3 Schemes comparison for station location of line 14

表4 24號線東、西向站位方案比較Table 4 Schemes comparison between east and west station location of line 24

4.1.2.2 24號線南北向站位選擇

24號線確定設置在泥崗西路西側后,還需要進一步考慮其在筍崗西路路中、路南、路北站位。由于路中站位需要拆除黃木崗立交橋或采用暗挖法施工,該方案不予考慮。本文重點研究南、北向站位設置問題,站位方案見圖11(a)和11(d),方案綜合比選見表5。

表5 24號線南、北向站位方案比較Table 5 Schemes comparison between south and north station location of line 24

4.1.3 站位總結

通過對14號線、24號線站位的逐一研究,車站最終采用14號線位于泥崗路路中、24號線位于泥崗路西側(筍崗西路北側)的方案,7、14、24號線形成“干”字形換乘形式,即圖11(a)所示站位。

4.2 站臺形式的選擇

車站站臺形式存在側式、島式、島側式及各種組合形式,國內專家對該方面進行了較多研究,如惠倫[9]分析研究了島側站臺形式的組合。本文主要根據車站實際情況介紹黃木崗站站臺形式的選擇。

4.2.1 14號線站臺形式

由表2可知,14、7號線換乘客流量為18 407人次/h,14、24號線換乘客流量為13 365人次/h,總換乘客流量為31 772人次/h,14號線換乘客流量占整個換乘客流量的79%。為提供7、14號線最便捷的換乘路徑,建議采用平行同臺換乘。根據7號線站臺形式及7、14號線線路平行的關系,14號線采用地下3層疊側式站臺形式,正好形成7、14號線的平行同臺換乘; 同時,考慮到三線換乘的換乘客流量大的因素,需將14號線與7、24號線換乘客流分開,因此,14號線采用雙疊側式站臺。14號線黃木崗站剖面圖見圖12。

圖12 14號線黃木崗站剖面圖Fig. 12 Profile of Huangmugang Station of line 14

4.2.2 24號線站臺形式

對于線路中間站,在無特殊限制條件的情況下一般采用島式站臺。考慮到24號線實際情況,24號線車站采用地下4層島式站臺。

4.3 換乘方式研究

車站的換乘方式主要有臺-臺換乘、廳-廳換乘、通道換乘、站外換乘等。根據前文各種邊界條件的推演可知,7、14號線采用臺-臺換乘方式,本站重點是需要考慮24號線與7、14號線采用何種換乘方式。結合實際情況,其換乘方式有以下2種。

4.3.1 方案1

本方案24號線與7、14號線形成“干”字形臺-臺換乘,其中7、14號線采用同臺平行換乘方式,24號線與7、14號線通過臺-臺換乘樓扶梯實現臺-臺換乘。考慮到換乘客流大,為減少客流交織,14號線采用雙疊側式站臺將客流盡量分開。車站總平面圖見圖11(a),車站換乘節點及換乘流線見圖13。

圖13 方案1換乘節點剖面圖Fig. 13 Profile of transfer node of scheme 1

4.3.2 方案2

考慮到本站客流較大,為避免出現客流擁堵現象,設計時有意加大各種換乘距離,主要是將24號線西移,7、14號線維持同臺平行換乘方式,24號線與7、14號線采用通道換乘。本方案中14號線采用地下3層單疊側式站臺,方案2車站總平面圖見圖14,其換乘節點及換乘方式見圖15。

圖14 方案2示意圖Fig. 14 Sketch of scheme 2

圖15 方案2換乘節點剖面圖Fig. 15 Profile of transfer node of scheme 2

車站換乘方案綜合比選見表6。

表6 車站換乘方案綜合比較Table 6 Comprehensive comparison of station transfer schemes

4.4 其他設計方案

4.1 、4.2、4.3節已詳細論述車站站位、站臺形式、換乘方式的選擇,車站總體方案已確定。14號線采用地下3層雙疊側式站臺,24號線采用地下4層島式站臺,車站效果圖見圖16。接下來主要補充換乘節點處各層設計及7號線側墻局部改造介紹。

圖16 車站效果圖Fig. 16 Effect picture of station

4.4.1 地下1層

地下1層為7、14號線換乘大廳及24號線商業層。由于原7號線結構側墻僅預留2處換乘通道接口,為形成更好的站廳空間效果,14號線施工時需要將7號線換乘大廳處的結構側墻破除。地下1層平面圖見圖17。

4.4.2 地下2層

地下2層為7、14號線右線站臺及24號線站廳層,14號線施工時需要將7號線預留換乘接口打通。地下2層平面圖見圖18。

4.4.3 地下3層

地下3層為7、14號線左線站臺及24號線設備層,14號線施工時需要將7號線預留換乘接口打通,并需破除1處側墻。地下3層平面圖見圖19。

4.4.4 地下4層

地下4層為24號線站臺層,其平面圖見圖20。

圖17 地下1層平面圖Fig. 17 Plan of the ground floor

圖18 地下2層平面圖Fig. 18 Plan of the second floor underground

圖19 地下3層平面圖Fig. 19 Plan of the third floor underground

圖20 地下4層平面圖Fig. 20 Plan of the fourth floor underground

5 結論與建議

深圳地鐵14號線黃木崗站設計方案以不拆除黃木崗立交橋為前提,將換乘功能作為首要條件,同時充分考慮結構的經濟性和安全性。車站方案根據7號線地下3層疊側式站臺的實際情況,開創性地提出了“干”字形換乘組合形式,特別是14號線采用地下3層雙疊側式站臺,既很好地實現了7、14號線的同臺平行換乘,又將24號線與7、14號線站臺節點換乘的客流進行分流,減少了3條線換乘客流交織。整個換乘空間合理,換乘流線清晰明了,將換乘功能做到了最佳。

車站方案受黃木崗立交橋橋樁的影響,導致站內局部空間局促,接下來需要對站內局部布局進一步進行研究。